Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Май » 26 » Воронение сталей
20:58
Воронение сталей

    Колыбелью научно-технического прогресса принято считать освоение первых орудий труда, облегчающих выживание человека. Первые орудия труда были изготовлены из дерева и камня, но, этим материалам присущи ряд недостатков: низкая износоустойчивость, малая прочность, хрупкость, излишняя масса для камня и восприимчивость к сырости и микрофлоре для древесины. Это побуждало искать новые виды конструкционных материалов, наиболее знаменитым из которых считается железо. Точнее, чистое железо не используется нигде в промышленности, применение нашли стали, как углеродистые, так и легированные. Если легированные стали начали осваивать в последней четверти 19-го века, то углеродистые стали люди понемногу применяли еще в эпоху кроманьонцев.

    Но, углеродистым сталям присущи ряд существенных недостатков: высокая масса, подверженность коррозии и значительная стоимость. Поэтому широкое распространение сталь получила лишь с началом промышленного производства металлопроката и освоением первых конвертеров.

    С основным недостатком сталей – низкой коррозионной стойкостью начали бороться еще в средние века. Одним из первых и очень эффективных методов было воронение. Воронение заключается в нанесении на горячую поверхность стального изделия тонкого слоя минерального или растительного масла. При этом поверхность отличается большой развитостью (удельной поверхностью, микрошероховатостью), что способствует равномерному распределению масла по поверхности. Высокая температура и присутствие атмосферного кислорода приводят к сшивке масел по двойным связям, карбоксильным и гидроксильным группам (образующимся при нагревании масел на воздухе). Полимеризация и поликонденсация масел приводит к образованию прочной полимерной пленки, “пропитывающей” все неровности металлической поверхности.

    Взаимодействие органических кислот, содержащихся как в минеральных, так и тем более, в натуральных маслах, с оксидами и солями железа приводит к образованию солей железа (II, III). Данные соли не только являются дополнительным пластификатором образующегося на поверхности изделия полимера, но и проявляют свойства ПАВ, улучшая адгезию к поверхности. Катион металла при этом выступает в качестве катионного центра молекулы, а кислотные остатки могут сшиваться с другими олигомерными или полимерными молекулами.

    Получившаяся гидрофобная пленка прочно скреплена с металлом посредством армирования полимером межзерновых солевых прожилок поверхностного слоя стали. Сама пленка включает оксиды железа, которые образуют дополнительную физическую сетку связей, укрепляющую полимерную матрицу. То есть, сухая окалина выступает в роли активного наполнителя, модифицирующего свойства полимерной матрицы из полимеризованных макромолекул масла.

    Легче всего получить полимерную пленка из натуральной олифы, которая отличается обилием двойных связей и присутствием взвешенной олигомерной фазы, появившейся в результате “варки” олифы. Температура поверхности, оптимально подходящая для нанесения защитного покрытия по данному методу с применением натуральной олифы, составляет 270-310оС.

    Использование минеральных (в том числе, отработанных моторных масел) требует более высоких температур (290-400оС). Это связанно, как с намного меньшим количеством двойных связей, так и необходимостью частичного окисления макромолекул масла для получения полярных группировок (кетонных, гидроксильных, карбоксильных, карбонильных, перекисных, короче, всех полярных кислородсодержащих групп). Полярные кислородсодержащие группы участвуют в образовании межмолекулярных связей по реакции поликонденсации. Качество и прочность покрытия во всех случаях зависит, как от типа масла, его количества, примесей, так и от температуры поверхности, состояния поверхности или усилия нанесения (втирания).

    Мастера древности и реконструкторы технологий былых эпох применяют влияние температуры поверхности на цвет побежалости для достижения специфического оттенка воронения, что так же, играет эстетическую роль. Влияние температуры поверхности на цвет побежалости связано с толщиной и структурой поверхностного слоя окалины. То есть с рефракцией и интерференцией (разложение в спектр и взаимное наложение) световых волн в этом слое. Нанесение на пересушенную окалину тонкого слоя полимера позволяет заморозить равновесие, закрепив цвет поверхности на многие годы.

    Воронение отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Так как, для обнажения металла требуется, или механически срезать слой окалины, армированный высокополярным, в меру пропластифицированным полимером, или дождаться термической деструкции полимера. Что при комнатной температуре займет много веков. В виду высокой полярности и армирования полимера оксидами железа, релаксация протекает в этом тонком слое с рекордно малой скоростью. Некоторые элементы вооружения и экипировки раннего средневековья, имеющие воронение, сохранили защитное покрытие по сей день.

    При всех своих достоинствах, воронение имеет один огромный недостаток – огромные трудозатраты. Что совершенно не приемлемо при крупнотиражном конвейерном производстве. Так как, каждый миллиметр каждой детали требуется вручную натереть замасленной ветошью. Соблюдая при этом не только температуру поверхности, но и усилие прижатия ветоши к поверхности. Контроль качества покрытия определяется визуально по характерному жирно-влажному блеску поверхности.

    Поэтому сегодня воронение используют только мастера-одиночки, авторы элитных изделий (инструмент, ножи, огнестрельное оружие, подарочные наборы, сувениры и пр.) и рабочие небольших мастерских. Иногда воронение применяют для повышения коррозионной стойкости сварных швов, как на изделиях из углеродистых, так и легированных сталей. Нагрева области шва от сварки при этом более чем достаточно.

     Для удовлетворения промышленных нужд прогресс пошел двумя путями: гальванические покрытия и полимерные краски. Первой полимерной краской стала все та же натуральная олифа, ее использовали для покрытия различных изделий еще мастера древнего Египта в 3-м тысячелетии до нашей эры. Современные полимерные краски и лаки включают не только более дешевые, но и более износоустойчивые полимеры, формирующие матрицу композиции. О составах лаков, красок и эмалей мы поговорим подробнее в другой раз.

Категория: Металлургия | Просмотров: 1307 | Добавил: Chemadm | Теги: покрытие из олифы, защита от коррозии, полимерные покрытия | Рейтинг: 5.0/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]